非接触三维测量全场结构关系模型分析及系统开发

研究开发了一种基于光栅投影和主动式三角法的高精度三维测量系统。分析了系统的全场结构关系模型及镜头失真对系统的影响,给出了空间三维坐标的详细算法。试验结果表明,系统的测量误差小于0.04mm,测量精度约为0.03mm。多视角测量的拼合结果表明,系统具有良好的360°测量精度,测量精细表面纹理效果好。该系统在反求工程及质量控制等领域具有良好的工业应用前景。     

菲索干涉仪中精确移相的实现

为了实现移相式菲索干涉仪对光学元件面形的高精度测量,建立了干涉仪同步采集移相系统,并对精确移相方法进行了研究。介绍了移相系统的构成和工作原理,计算了测量过程中移相器的速度。针对PZT移相器在移相过程中会引入离焦误差,并存在加速段和减速段的问题,详细设计了移相器的行进过程。最后,对移相器的性能进行了标定。在改造后的干涉仪上开展了重复性验证实验,结果表明：干涉仪可以获得λ/11 340的RMS测量重复性。对改造后干涉仪与Zygo公司生产的Verifire XP/D干涉仪的测量精度做了比对实验,结果显示：相同元件下两者测量结果的面形RMS之差约为0.9 nm,表明提出的移相系统及移相方法在重复性和准确度方面都能满足纳米级面形测量的要求,为研制高精度移相干涉仪奠定了基础。     

两步相移数字全息物光重建误差分析与校正

系统研究了两步相移数字全息干涉术中相移误差引起的波前再现误差的计算和校正方法. 基于衍射物光相位分布的随机性和振幅相位的相互独立性原理,介绍了相移数字全息中物光波前再现误差的表达形式,推导出步长为π/2的两步算法中物光重建误差的表达式. 通过进一步分析这一重建误差的结构和特点,结合物光表达式,给出了自动校正相移误差引起的波前重建误差的校正方法. 该方法无需增加测量,在未知相移误差大小的情况下,只对标准两步相移算法恢复的物光复振幅进行处理就可以实现对物光振幅和相位的同时校正. 计算机模拟结果表明,校正后可将 关键词： 相移干涉术 数字全息 物光重建 误差校正     

相移数字全息子图拼接研究

 将全息图拼接技术应用到相移数字全息术中,改善再现像的质量。用全息图强度相关原理进行全息图拼接,再通过标准四步算法对拼接后的全息图进行运算,恢复原始物光。作为对比,对没有拼接的全息图进行了同样的操作。计算机模拟实验证明该全息图拼接技术可明显提高再现像的质量。同时,通过对光学实验获得的全息图进行零填充和拼接对比研究证明,前者只能提高系统成像的细节显示能力,后者能够提高再现像的分辨率和视场大小。     

基于倾斜相位的抗振动干涉面形测量

环境振动会在干涉测量过程中产生随机倾斜、移相误差,导致测量精度下降。为了降低环境振动对移相干涉测量的影响,提出了一种基于倾斜相位的抗振动干涉面形测量方法。首先,利用Fourier变换将干涉图变换到频域;然后,利用频域细分操作对峰值坐标进行亚像素精度定位,求解出振动倾斜平面;最后,利用最小二乘法计算出待测面的相位分布。实验结果表明,本方法与同步移相法的复原结果具有高度一致性,波面峰谷值和均方根值的偏差较小;且本方法无需对硬件进行改动,可为振动环境下的移相干涉测量提供一种低成本、高精度的解决方案。     

Phase unwrapping with regularized phase-tracking technique based on simulated annealing algorithm

We propose an improved regularized phase-tracking (RPT) technique for unwrapping two-dimensional principal phase maps. The size of the neighborhood selected for plane approximation at each pixel is adjustable according to local noise severity. In the area of low noise, the size is small to improve processing speed. On the contrary, a neighborhood with large size is selected to enhance the noise-reduced ability in the high-noisy area. Further, simulated annealing (SA) algorithm is applied to RPT technique for finding the global optimum solutions. Numerical simulation proves that this SA-based RPT phase unwrapping technique is highly robust to noise and experimental results also show its feasibility in practical applications.     

相移同轴无透镜傅里叶数字全息的分析与实验

应用菲涅耳衍射和全息理论，详细分析了无透镜傅里叶变换数字全息图的记录、再现方法和再现像的特点，分析了相移数字全息图的记录和再现方法，并进行了相应的实验验证。结果表明：直接对无透镜傅里叶数字全息图进行傅里叶逆变换可同时得到与物体完全相同的再现像及其共轭像；同轴无透镜傅里叶数字全息术能最大程度满足CCD对采样条件的要求，从而可以增大记录物体的尺寸，减小记录距离，明显提高再现像的清晰度和分辨率；相移数字全息术能有效地消除数字再现光场中的零级光场和共轭像，显著提高再现像的信噪比。条件许可时，相移同轴无透镜傅里叶数字全息术是目前解决数字全息术中再现像的分离与满足采样条件之间矛盾的最佳方法。     

相移干涉计量中相移器的同光路自动标定

基于相移干涉计量的基本原理，提出用相移ＥＳＰＩ光场的空间平均方法计算相位，不仅可实现相移干涉计量中相移器的同光路自动标定，而且还可以得到测量光场及所用相移器的计量特性．最后，将该标定方法所得相位值与等间距条纹相位标定值进行了比较，得到两者相对误差在可用电压区域内小于３％．     

Determination of fractional fringe orders in holographic interferometry using polarization phase shifting

A simple method to determine the fringe orders at points between fringes in holographic interferometry is presented. The method is based on the use of two reference beams in the recording and reconstruction of the interferogram. A phase difference is imposed between the reference beams on reconstruction through polarization elements. The interferogram is viewed through a polarizer to recombine the images. The fractional fringe order is obtained from the angle through which the polarizer is rotated to shift the adjacent fringe to the point of interest.     

An encryption scheme based on phase-shifting digital holography and amplitude-phase disturbance

In this paper, we propose an encryption scheme based on phase-shifting digital interferometry. According to the original system framework, we add a random amplitude mask and replace the Fourier transform by the Fresnel transform.We develop a mathematical model and give a discrete formula based on the scheme, which makes it easy to implement the scheme in computer programming. The experimental results show that the improved system has a better performance in security than the original encryption method. Moreover, it demonstrates a good capability of anti-noise and anti-shear robustness.